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基于相对湿度场和变模量本构的岩土膨胀分析模型
被引量：
2
1
作者
程树范
曾亚武
+2 位作者
叶阳
高睿
李涵
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期99-108,共10页
随着含水率(湿度)的增加,红层黏土(岩)会表现出体积膨胀和吸水软化的双重特征,这是诱发红层滑坡和路基隆起等地质灾害的主要原因。为研究含水率对受荷岩土体变形的影响,本文在湿度应力理论的基础上,对含水率归一化处理,提出基于相对湿...
随着含水率(湿度)的增加,红层黏土(岩)会表现出体积膨胀和吸水软化的双重特征,这是诱发红层滑坡和路基隆起等地质灾害的主要原因。为研究含水率对受荷岩土体变形的影响,本文在湿度应力理论的基础上,对含水率归一化处理,提出基于相对湿度的变模量本构,建立岩土膨胀分析模型;以固结黏土和红层黏土岩为研究对象,开展膨胀和吸水软化试验。结果表明:膨胀试验中,黏土岩和固结土的侧限膨胀率分别为0.345和0.205,膨胀应力分别为225.0和112.5 kPa,黏土岩具有更强的膨胀能力;固结土吸水效率更高,能够更快地达到膨胀平衡状态。软化试验中,干燥状态下黏土岩的压缩模量较大,但吸水过程中模量的衰减也较快,饱和状态下固结土与黏土岩的压缩模量基本相同。基于试验数据,对本文模型的稳态参数进行反演,并基于已标定的分析模型对侧限膨胀试验进行模拟,一方面,验证本文方法在稳态分析时的适用性;另一方面,给出了相对湿度场平均扩散率K的标定方法。以圆形洞室遇水问题为算例,进行了稳态理论计算和瞬态数值计算,以说明本文模型在应用于岩土膨胀大变形分析时的优越性。本文分析模型参数易获得,数值模拟结果准确性高,可为红层膨胀岩和膨胀土地区工程建设提供理论指导。
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关键词
红层黏土岩
湿度应力场
膨胀本构模型
遇水软化
数值模拟
相对湿度扩散率
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职称材料
断续节理岩体强度与破坏特征的数值模拟研究
被引量：
14
2
作者
梁正召
肖东坤
+2 位作者
李聪聪
吴宪锴
龚斌
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第11期2086-2095,共10页
基于细观统计损伤数值模型,通过改变包含单组节理岩体的节理倾角β、节理台阶角γ、层距d和岩桥长度lr,建立不同节理分布的断续节理岩体数值试样,展开系列数值试验,模拟了节理岩体的破坏过程,探讨了节理结构几何参数和应力水平对破坏模...
基于细观统计损伤数值模型,通过改变包含单组节理岩体的节理倾角β、节理台阶角γ、层距d和岩桥长度lr,建立不同节理分布的断续节理岩体数值试样,展开系列数值试验,模拟了节理岩体的破坏过程,探讨了节理结构几何参数和应力水平对破坏模式以及岩体力学参数的影响规律。研究结果表明,断续节理岩体破坏模式共分为4种:沿节理面破坏、转动块体破坏、台阶状破坏和混合破坏。沿节理面破坏与台阶状破坏的岩体峰值强度高、破坏应变大,转动破坏的岩体峰值强度低、破坏应变小。随着节理倾角的增大,岩体力学行为表现出脆性破坏—渐进破坏—脆性破坏的循环过程。随着应力水平的增加,岩体破坏区域由中间向端部扩展,并且对于强度的提高有显著作用,但提高水平随围压增加而降低。节理台阶角γ对于β=90°时的破坏形式影响较大,由台阶状破坏转变为转动块体破坏,层距d对阶梯状破坏模式影响较小,对转动破坏模式影响较大,岩桥长度lr不影响破坏模式,但对面破坏与台阶状破坏模式的峰值强度、破坏应变影响较大。通过对比,模拟结果与物理试验规律一致,但数值模拟结果可以清晰获得节理岩体中应力场分布、裂纹起裂点与扩展方向、破坏图像等,有利于分析其内在破坏规律与机理。
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关键词
破坏模式
节理倾角
节理台阶角
层距
岩桥长度
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职称材料
基于MEC-BP神经网络的基坑水平位移反演分析
被引量：
15
3
作者
李步遥
司马军
《铁道科学与工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第7期1764-1772,共9页
随着城市地铁建设快速发展,地铁车站基坑的变形要求越来越严格,基坑土层设计参数的选择面临着极大挑战。利用思维进化算法(MEC)优化BP神经网络的初始权值和阈值,结合有限元数值模拟,提出基于基坑水平位移的土层参数反演分析方法。采用...
随着城市地铁建设快速发展,地铁车站基坑的变形要求越来越严格,基坑土层设计参数的选择面临着极大挑战。利用思维进化算法(MEC)优化BP神经网络的初始权值和阈值,结合有限元数值模拟,提出基于基坑水平位移的土层参数反演分析方法。采用文献算例对该方法进行验证,并与不同反演方法进行对比。研究结果表明:1)MEC-BP神经网络对多工况水平位移的反演分析结果与文献结果基本一致,验证了该方法的有效性和实用性;2)MEC-BP神经网络的收敛速度快于遗传神经网络(GA-BP),其反演结果优于常规BP神经网络、GA-BP方法和修正高斯-牛顿法(G-N);3)采用标量误差函数F_(err)进行寻优,可以提高MEC-BP法水平位移反演分析结果的稳定性和准确性。
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关键词
深基坑
位移反演分析
参数优化
思维进化算法
BP神经网络
适应度函数
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职称材料
题名
基于相对湿度场和变模量本构的岩土膨胀分析模型
被引量：
2
1
作者
程树范
曾亚武
叶阳
高睿
李涵
机构
武汉大学土木建筑
工程
学院
武汉大学
岩土与结构工程安全湖北省重点试验室
中国地质大学(武汉)
工程
学院
出处
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期99-108,共10页
基金
国家自然科学基金项目(42107175,51178358,12172280)。
文摘
随着含水率(湿度)的增加,红层黏土(岩)会表现出体积膨胀和吸水软化的双重特征,这是诱发红层滑坡和路基隆起等地质灾害的主要原因。为研究含水率对受荷岩土体变形的影响,本文在湿度应力理论的基础上,对含水率归一化处理,提出基于相对湿度的变模量本构,建立岩土膨胀分析模型;以固结黏土和红层黏土岩为研究对象,开展膨胀和吸水软化试验。结果表明:膨胀试验中,黏土岩和固结土的侧限膨胀率分别为0.345和0.205,膨胀应力分别为225.0和112.5 kPa,黏土岩具有更强的膨胀能力;固结土吸水效率更高,能够更快地达到膨胀平衡状态。软化试验中,干燥状态下黏土岩的压缩模量较大,但吸水过程中模量的衰减也较快,饱和状态下固结土与黏土岩的压缩模量基本相同。基于试验数据,对本文模型的稳态参数进行反演,并基于已标定的分析模型对侧限膨胀试验进行模拟,一方面,验证本文方法在稳态分析时的适用性;另一方面,给出了相对湿度场平均扩散率K的标定方法。以圆形洞室遇水问题为算例,进行了稳态理论计算和瞬态数值计算,以说明本文模型在应用于岩土膨胀大变形分析时的优越性。本文分析模型参数易获得,数值模拟结果准确性高,可为红层膨胀岩和膨胀土地区工程建设提供理论指导。
关键词
红层黏土岩
湿度应力场
膨胀本构模型
遇水软化
数值模拟
相对湿度扩散率
Keywords
red bed clay rocks
humidity stress field
expansive constitutive model
water-softening
numerical simulation
diffusion coefficient of the relative humidity
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
断续节理岩体强度与破坏特征的数值模拟研究
被引量：
14
2
作者
梁正召
肖东坤
李聪聪
吴宪锴
龚斌
机构
大连理工大学土木
工程
学院
武汉大学
岩土与结构工程安全湖北省重点试验室
出处
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第11期2086-2095,共10页
基金
国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2014CB047100
2011CB013500)
+1 种基金
国家自然科学基金项目(51274053)
湖北省岩土与结构工程安全湖北省重点实验室开放基金项目
文摘
基于细观统计损伤数值模型,通过改变包含单组节理岩体的节理倾角β、节理台阶角γ、层距d和岩桥长度lr,建立不同节理分布的断续节理岩体数值试样,展开系列数值试验,模拟了节理岩体的破坏过程,探讨了节理结构几何参数和应力水平对破坏模式以及岩体力学参数的影响规律。研究结果表明,断续节理岩体破坏模式共分为4种:沿节理面破坏、转动块体破坏、台阶状破坏和混合破坏。沿节理面破坏与台阶状破坏的岩体峰值强度高、破坏应变大,转动破坏的岩体峰值强度低、破坏应变小。随着节理倾角的增大,岩体力学行为表现出脆性破坏—渐进破坏—脆性破坏的循环过程。随着应力水平的增加,岩体破坏区域由中间向端部扩展,并且对于强度的提高有显著作用,但提高水平随围压增加而降低。节理台阶角γ对于β=90°时的破坏形式影响较大,由台阶状破坏转变为转动块体破坏,层距d对阶梯状破坏模式影响较小,对转动破坏模式影响较大,岩桥长度lr不影响破坏模式,但对面破坏与台阶状破坏模式的峰值强度、破坏应变影响较大。通过对比,模拟结果与物理试验规律一致,但数值模拟结果可以清晰获得节理岩体中应力场分布、裂纹起裂点与扩展方向、破坏图像等,有利于分析其内在破坏规律与机理。
关键词
破坏模式
节理倾角
节理台阶角
层距
岩桥长度
Keywords
failure mode
joint orientation
joint step angle
layer distance
rock bridge length
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
基于MEC-BP神经网络的基坑水平位移反演分析
被引量：
15
3
作者
李步遥
司马军
机构
武汉大学土木建筑
工程
学院
岩土与结构工程安全湖北省重点试验室
出处
《铁道科学与工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第7期1764-1772,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51978541)。
文摘
随着城市地铁建设快速发展,地铁车站基坑的变形要求越来越严格,基坑土层设计参数的选择面临着极大挑战。利用思维进化算法(MEC)优化BP神经网络的初始权值和阈值,结合有限元数值模拟,提出基于基坑水平位移的土层参数反演分析方法。采用文献算例对该方法进行验证,并与不同反演方法进行对比。研究结果表明:1)MEC-BP神经网络对多工况水平位移的反演分析结果与文献结果基本一致,验证了该方法的有效性和实用性;2)MEC-BP神经网络的收敛速度快于遗传神经网络(GA-BP),其反演结果优于常规BP神经网络、GA-BP方法和修正高斯-牛顿法(G-N);3)采用标量误差函数F_(err)进行寻优,可以提高MEC-BP法水平位移反演分析结果的稳定性和准确性。
关键词
深基坑
位移反演分析
参数优化
思维进化算法
BP神经网络
适应度函数
Keywords
deep excavation
displacement back-analysis
parameter optimization
mind evolutionary computation
BP neural network
fitness function
分类号
TU753 [建筑科学—建筑技术科学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于相对湿度场和变模量本构的岩土膨胀分析模型
程树范
曾亚武
叶阳
高睿
李涵
《工程科学与技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
断续节理岩体强度与破坏特征的数值模拟研究
梁正召
肖东坤
李聪聪
吴宪锴
龚斌
《岩土工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014
14
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于MEC-BP神经网络的基坑水平位移反演分析
李步遥
司马军
《铁道科学与工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021
15
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职称材料
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